2.1空气的成分（第1课时空气的成分）-九年级化学科粤版上册

2.1空气的成分第1课时

空气的成分和用途第二单元

空气、物质的构成与组成科粤2024版化学九年级上册【精做课件】授课教师：********班级：********时间：********第1课时

空气的成分和用途一、情境导入，引发好奇展示人们在森林中深呼吸、城市街道上雾霾笼罩、潜水员背着氧气瓶潜水等图片，提问学生：“我们时刻都在呼吸空气，那空气看不见、摸不着，它到底是由什么组成的？为什么清新的空气会让人感觉舒适，而被污染的空气却危害健康？”通过这些贴近生活的问题，激发学生的好奇心和求知欲，从而引出本节课对空气成分和用途的学习。二、空气成分的探究（一）历史探究回顾简要介绍空气成分的发现历史，讲述拉瓦锡等科学家如何通过实验逐步揭示空气的组成

。拉瓦锡把少量汞放在密闭容器里连续加热12天，发现一部分汞变成红色粉末，同时容器里空气体积差不多减少了1/5，他研究剩余4/5体积的气体，得出这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，他把这部分气体称为“氮气”（拉丁文原意是“不能维持生命”）；他将生成的红色粉末（氧化汞）收集起来，放在另一个容器里加强热，得到汞和氧气，且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的空气体积，从而得出空气由氧气和氮气组成的结论

。通过科学家的探究历程，培养学生的科学探究精神和历史文化素养。（二）实验探究空气成分实验原理：利用红磷在密闭容器中燃烧消耗氧气，使容器内压强减小，通过进入容器中水的体积来测定空气中氧气的含量

。化学方程式为\(4P+5O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2P_{2}O_{5}\)。实验装置与操作：展示“测定空气里氧气含量”的实验装置，包括集气瓶、燃烧匙、橡皮塞、导管、烧杯等

。操作步骤为：先在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；用弹簧夹夹紧胶皮管；点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹

。实验现象与结论：实验现象为红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；待装置冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内原空气总体积的1/5。由此得出结论：氧气约占空气总体积的1/5。同时，剩余气体主要是氮气，可观察到剩余气体不能燃烧，也不支持燃烧，且难溶于水

。误差分析：组织学生讨论实验中可能产生误差的原因，如红磷的量不足，不能将氧气完全消耗，会导致测量结果偏小；装置漏气，外界空气进入，会使测量结果偏小；未冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶内气体膨胀，会使进入水的体积偏小等

。通过误差分析，培养学生严谨的科学态度和分析问题的能力。（三）空气的主要成分通过实验和科学研究，明确空气的主要成分按体积计算大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。强调这里是体积分数，不是质量分数

。三、空气各成分的性质和用途（一）氮气物理性质：氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小

。化学性质：氮气的化学性质不活泼，一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧

。用途：因为氮气化学性质稳定，所以可用于食品包装中作保护气，防止食品腐败变质；在医疗上，液氮可用于冷冻麻醉；氮气还可用于制造氮肥，是重要的化工原料

。（二）氧气物理性质：氧气是无色无味的气体，不易溶于水，密度比空气略大

。在加压降温条件下，氧气可变为淡蓝色液体，甚至淡蓝色雪花状固体

。化学性质：氧气的化学性质比较活泼，能支持燃烧，能与许多物质发生氧化反应

。如木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光；铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体

。用途：氧气能供给呼吸，用于医疗急救、潜水、登山等；氧气还能支持燃烧，用于炼钢、气焊、航天等领域

。（三）稀有气体物理性质：稀有气体都是无色无味的气体

。化学性质：稀有气体的化学性质很不活泼，过去曾被叫做“惰性气体”。用途：由于稀有气体化学性质稳定，可作保护气；稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制作霓虹灯、航标灯等；氦气密度比空气小且化学性质稳定，可用于填充气球

。（四）二氧化碳物理性质：常温常压下，二氧化碳是无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水

。固态二氧化碳叫做“干冰”，干冰易升华

。化学性质：二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧；能与水反应生成碳酸；能使澄清石灰水变浑浊

。用途：二氧化碳可用于灭火；是植物光合作用的原料，可作气体肥料；干冰可用于人工降雨、制造舞台烟雾效果；还可用于生产碳酸饮料等

。四、课堂小结回顾空气成分的探究方法和结论，明确空气各成分的体积分数

。总结氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等成分的性质和用途，强调性质决定用途，用途反映性质

。强调空气是一种宝贵的自然资源，我们要保护空气，防止空气污染

。五、课堂练习与课后作业（一）课堂练习空气中含量最多的气体是（

）A.氧气B.氮气C.二氧化碳D.稀有气体下列关于氧气性质和用途的说法错误的是（

）A.氧气能支持燃烧，可作燃料B.氧气能供给呼吸，用于医疗急救C.氧气的化学性质比较活泼D.氧气不易溶于水焊接金属时，能用作保护气的一组气体是（

）A.氢气、氮气B.氮气、氧气C.氮气、稀有气体D.二氧化碳、一氧化碳（二）课后作业完成教材中与空气成分和用途相关的练习题

。查阅资料，了解目前空气面临的主要污染问题及防治措施，写一篇简短的调查报告

。5课堂检测4新知讲解6变式训练7考试考法8小结梳理学习目录1复习引入2新知讲解3典例讲解

空气是人类和一切动植物的生命支柱，也是重要的自然资源。科学家用科学探究的方法发现了空气的组成。思考1.空气中有哪些成分呢？2.科学家是怎样发现空气的成分的？3.你能设计一个实验去测定空气的成分吗？阅读课本P32知识视窗

法国化学家拉瓦锡第一次用实验证明了空气中有氧气（O2）和氮气（N2）。空气有哪些成分推进新课观察活动目的：空气中氧气含量的测定。【实验2-1】一、实验用品

1.仪器:集气瓶、燃烧匙、酒精灯、橡胶塞、导管、橡皮管、烧杯、止水夹。

2.药品:红磷、水。3.装置:燃烧匙集气瓶导管止水夹烧杯二、实验步骤1.连接仪器并将导气管伸入液面以下。2.检查装置的气密性，用手握住集气瓶，若导气管口有气泡冒出，这证明装置不漏气。3.集气瓶中装入少量水，再把水面上方容积分为五等份，并标上记号，用止水夹夹紧橡皮管。4.点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好胶塞。5.反应停止后，待集气瓶冷却至室温，白烟消失后，松开止水夹。实验操作观察和思考1.用记号将集气瓶的水面上方容积划分为5等份，组装好仪器，夹紧止水夹。实验前集气瓶里装的是什么？__________________________2.点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好胶塞。瓶内出现什么现象？__________________________红磷燃烧消耗了瓶内的什么物质？__________________________空气红磷燃烧产生大量白烟氧气实验操作观察和思考3.反应停止后，待集气瓶冷却至室温，松开止水夹。你观察到什么现象？如何解释？烧杯中水沿导管进入到集气瓶中，约占集气瓶容积的1/5。磷在燃烧时消耗了集气瓶中的氧气约占1/5，集气瓶中压强减小，水倒吸进入集气瓶。实验原理：红磷在封闭的容器内充分燃烧，消耗了集气瓶内空气中的氧气，生成五氧化二磷固体，容器内压强减小，烧杯里的水倒吸进集气瓶,水面上升约1/5，从而确定空气中氧气的体积分数。【反应】红磷＋氧气五氧化二磷点燃三、实验现象1.产生大量白烟（五氧化二磷小颗粒）；2.放出大量热；3.等到燃烧停止，冷却后，水经过导管进入集气瓶，瓶内水面上升了约1/5体积。四、实验结论氧气约占空气总体积的1/5。答：（1）未冷却至室温便打开止水夹；（2）装置漏气；（3）红磷的量不足；（4）有部分水留在导管中未进入集气瓶；（5）燃烧一定程度时，瓶内氧气含量小，红磷不能继续燃烧。1.若集气瓶内的水未上升至1/5处，可能的原因有哪些？讨论与交流＞＞＞2.能否用蜡烛、木炭代替红磷进行实验？答：不能，因为蜡烛和木炭在空气中燃烧生成二氧化碳（气体），填充了消耗掉的氧气的体积，无法测定空气中氧气的含量；而红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷（固体），固体分子间间隙小，体积几乎忽略不计。3.剩余气体的主要成分是什么？答：主要成分是氮气。注意事项：【阅读课本P34-35，进行讨论交流】

1.空气中各种成分的体积分数是多少？2.空气中各组分的比例是否是固定不变？一百份体积的空气氮气（N2）78％空气的组成（体积分数）氧气（O2）21％稀有气体0.94％二氧化碳0.03％其他气体0.03％氮气和稀有气体有用吗1.氮气的性质和用途物理性质化学性质无色、无味的气体。难溶于水熔沸点低。密度：1.251g/L低温、常温条件下化学性质稳定，但在高温等条件下可参与化学反应。用途充氮包装，保存食品充氮灯泡，使灯泡耐用制取氮肥合成染料制造炸药2.稀有气体的性质和用途稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称。物理性质：一般情况下都是无色无味的气体，难溶于水。化学性质：稳定，一般不与其他物质发生反应，曾被称为“惰性气体”。化学性质稳定，难于其他物质反应，可焊接金属时作保护气。其中氦气化学性质稳定且密度较小，可用来填充探空气球。稀有气体通电时，会发出各种颜色的光。用于霓虹灯，激光技术。知识点1

空气中氧气含量的测定1.

实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量的装置。下列说法错误的是(

)B

2.

二百多年前，拉瓦锡利用汞和氧气的反应研究空气的成分，所用装置如图。下列有关该实验的认识不正确的是(

)A（第2题图）A.

装置中汞的作用是作为反应物B.

加热12天是为了尽可能消耗完氧气C.

曲颈甑中汞的用量可能会影响实验结果D.

生成的氧化汞为固态，不会对气压差产生影响（第3题图）3.如图是用燃磷法测定空气中氧气体积分数的实验装置，请你回答：（1）红磷燃烧时冒出浓厚的______。写出发生反应的文字表达式：_

_________________________。白烟

【点拨】红磷在空气中燃烧，冒出浓厚的白烟。（第3题图）（2）红磷燃烧消耗氧气，并且生成固体，使得集气瓶内的______减小，烧杯中的水倒吸入集气瓶，从而粗略测出空气中氧气的体积分数。压强【点拨】测定空气中氧气含量的实验原理：利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使左边集气瓶内气体减少，压强减小，在外界大气压强的作用下使烧杯内的水进入集气瓶，通过测量进入集气瓶中水的体积来确定空气中氧气的体积分数。（第3题图）

迅速冷却至室温【点拨】点燃燃烧匙中的红磷，应迅速伸入集气瓶，如果伸入集气瓶的速度过慢，会有气体受热膨胀逸出，使测定结果偏大；燃烧结束后，当集气瓶冷却至室温后才能打开止水夹，否则会使测定结果偏小。（第3题图）

燃烧匙内红磷不足（或装置漏气，合理即可）

（第3题图）（5）在测定空气中氧气含量的实验中，下列物质不能代替红磷的有_______（填字母